期望与现实：商业卫星星座

发布日期 : 06 October 2024

发布者 : Sanya Mehra

鉴于近期技术进步​​、成本降低以及融资渠道的拓展，人们对商业卫星星座的建设和发射依然抱有浓厚的兴趣。2022年，商业卫星星座的建设和发射规模远低于预期，且资本流入量也创下历史新高。尽管此前人们对此颇有担忧，但一些行业分析师预测，2021年公共太空投资达到峰值后，商业卫星星座的建设和发射规模将会大幅下降。企业对卫星星座的热情并非局限于某一特定领域，各公司正在探索从国土安全、气候监测到改善地球生活质量等广泛的应用前景。我们在2021年进行了一项分析，旨在了解星座运营商能否将其雄心勃勃的卫星数量和发射计划转化为现实。结果显示，在已公布的星座中，超过一半的运营商尚未将任何卫星送入轨道。为了确定人们对卫星星座的兴趣是否依然浓厚，以及运营商是否更成功地实现了其目标，我们在 2023 年初对分析进行了更新。以下三点发现尤为突出：

• 人们对这一领域的兴趣依然日益浓厚。目前已宣布的卫星星座数量超过300个，而2019年初这一数字约为250个。
• 现实情况尚未达到预期。在已确认的卫星星座中，约有45%的星座至今尚未发射过卫星，另有10%的星座增长缓慢，即超过一年未进行卫星发射。
• 这一趋势正在不断增强。尽管近年来许多运营商的增长乏力，但近30%的卫星星座在过去一年中发射了卫星，而2021年初这一比例仅为15%左右。

人们对商业卫星星座的持续关注令人鼓舞，但这往往导致一些计划超出运营商基于时间表发展、客户需求和可用资金所能合理实现的范围。然而，鉴于如今资金获取远比几年前困难得多，一些公司已经脱颖而出，成为行业领军者。这些公司正在制定基于数据的有效且详细的计划，阐述如何通过充分的准备来提升客户对卫星服务的需求，并可能帮助他们筹集必要的资金以实现其星座目标。他们不断发射卫星，证明了他们的决心和能力，这将鼓励他们在完成一轮融资后获得更多投资。我们预计，到2023年底，现有的星座（例如在空间同步轨道上实现通信的巨型星座）将继续发展，并涌现出一些新的星座。与此同时，一些星座将因正式通知或仅仅由于缺乏进展而被取消。至于成功星座与其他星座的区别因素，关注这些发展的行业企业家或许能够从中获得一些启示。

太空探索现状

商业通信卫星的制造和销售，其主要用途并非军事，而是用于商业、学术、非政府或民用目的，并通过商业协议进行交易。为了对地球进行成像，遥感卫星会搜索频谱的不同部分，例如可见光、红外线和无线电频率。商业航天市场最大的份额由卫星服务占据，这些服务包括通信、宽带互联网、直播电视、广播和成像服务。卫星服务还需要使用地面设备和接收器。遥感卫星扫描从可见光到红外线和无线电频率的整个频谱，以观测地球。卫星星座（或卫星群）是由具有相同目的和共享控制的相同或相似类型的卫星组成的网络。这些卫星群通过地面站的位置在全球范围内进行通信，有时彼此之间也会进行通信。它们是系统的一部分，其目的是相互补充。一组集成到一个系统中的人造卫星构成了一个卫星星座。与单颗卫星相比，卫星星座可以提供永久的全球或近全球覆盖，因此在任何给定时间，地球上至少有一颗卫星可见。

卫星星座分为三种类型：

• 地球同步轨道卫星星座——GEO 代表地球静止轨道或赤道轨道，目前有数百颗卫星运行于此轨道。地球静止轨道卫星群的名称源于地球自转模式，在这种模式下，它们会随着地球的运动调整自身方向，并始终悬停在固定点上。地球气象卫星星座的典型轨道就是地球同步轨道。其他卫星则用于广播电视、提供低速电信服务。
• 低地球轨道卫星星座——低地球轨道卫星群位于500至1200公里的高度，是太空中卫星密度最高的群体。各国政府以及商业和非营利组织都大量使用由此产生的数据。
• MEO 卫星星座 - MEO 是中地球卫星群的缩写，这些卫星在 5 到 20 000 公里的高度运行，通常用作导航辅助设备。

大型卫星星座：减轻环境影响及其他影响

过去几十年，卫星一直是全球定位系统（GPS）、通信和遥感工具。随着数千颗卫星发射升空以提供互联网接入，近年来卫星数量激增。然而，这种增长可能会带来破坏性影响。此外，它还可能产生更多太空碎片，进而摧毁服务于商业或国家安全的现有卫星。为了减少潜在影响，我们研究了现有技术和工具，并探讨了诸如规则不明确和技术不足等缓解措施方面的问题。我们制定了一系列政策方案，以帮助政策制定者实现一系列目标，从而应对这些挑战。

RNPL发现了什么？

截至2022年春季，全球已有近5500颗在轨运行卫星，据估计，到2030年，发射卫星数量将达到57000颗。推动这一增长的主要动力是环绕地球低轨道运行的庞大卫星星座。卫星是重要的服务来源，但这一趋势也可能对环境和其他方面产生影响。

RNPL评估了相关技术和方法，以评估和减轻以下潜在影响：

• 轨道碎片日益增多——卫星可能被太空碎片损坏或摧毁，影响商业运营、科学信息和国家安全。
• 大气层顶部的排放物——火箭发射和卫星再入会产生颗粒物和气体，这些物质会影响气温并破坏臭氧层。限制火箭发动机的使用可以减少这些影响，因为火箭发动机会产生某些有害排放物。
• 天文观测的干扰——卫星能够吸收阳光并发射信号，从而干扰对自然现象的观测。尽管近年来待售星座的数量稳步增长，但截至2021年11月，许多星座运营商仍未实现其最初目标。

结论：

过去几年，商业航天事业的吸引力与日俱增，投资增速是十年前的十倍。尽管太空旅游和发射活动占据了新闻头条，但全球运营商规划的卫星星座发展也呈现出类似的趋势。未来几年，全球卫星运营商计划发射超过250个新的星座，其中约150个是近年来公布的。分析显示，越来越多的运营商开始制定宏伟的发射时间表和星座总数目标，但最终却发现资金和市场需求限制了这些计划的实现。尽管商业航天业近年来资金涌入，但这种情况依然存在。超过一半已公布的星座目前仍未有任何卫星在轨运行。去年，只有不到5%的星座实现了卫星数量目标，而新增星座的星座仅占12%。当卫星星座建设停滞不前时，往往是因为其卫星数量未达到预定规模的20%，很多情况下甚至不到10%。此外，许多商业卫星运营商由于未能达到所需的星座规模，也无法按原计划完成项目。